(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を照明可能に回路基板に支持された導光体と、
前記被写体からの反射光を受光可能に前記回路基板上に配置され、前記反射光を、前記回路基板の表面に対して斜め方向に出射するとともに、所定の距離位置において結像する光結像体と、
前記回路基板面に対して傾斜した受光面を有し、この受光面が、前記光結像体によって前記被写体の反射光が結像される位置に配置されるように、前記回路基板の表面上に実装された固体撮像装置と、
を具備し、
前記固体撮像装置は、前記受光面を有するシリコン基板と、
このシリコン基板の表面に形成された第１の不純物領域と、
この第１の不純物領域の表面のうち、前記受光面に形成され、前記第１の不純物領域とｐｎ接合することによってフォトダイオードを構成する第２の不純物層と、
前記受光面を除く前記第１の不純物領域の表面上に、酸化膜を介して形成された電極と、
を具備し、
前記受光面は、前記シリコン基板の（１１１）面であることを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記固体撮像装置は、前記回路基板の表面上に列状に複数実装されたことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記回路基板は、帯状の開口部を有し、
前記導光体は、前記回路基板の下方に配置された前記被写体を、前記開口部を介して照明可能に前記回路基板の表面上に配置され、
前記光結像体は、前記開口部を介して受光した前記被写体の反射光を、前記固体撮像装置の前記受光面に結像するように、前記回路基板の表面上に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記導光体は、前記回路基板の上方に配置された前記被写体を照明可能に前記回路基板の表面上に配置されるとともに、
前記固体撮像装置は、前記回路基板の表面上に、互いに離間するように列状に複数実装され、
前記光結像体は、前記回路基板の上方に配置された前記被写体の反射光を、前記複数の固体撮像装置のそれぞれの前記受光面に結像するように、前記回路基板の表面上に列状に配置された複数のレンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記光結像体は、前記回路基板の表面上から一部がはみ出すように、前記回路基板の表面上に配置され、
前記導光体は、前記回路基板の側方に配置された前記被写体を照明可能に前記光結像体に固定されたことを請求項１または２に記載の撮像システム。
【請求項６】
半導体基板の表面に、第１の不純物層を形成する工程と、
前記半導体基板に、前記半導体基板の表面に対して斜めに傾斜した傾斜部を形成する工程と、
前記傾斜部の表面から露出する前記第１の不純物層の表面に、前記第１の不純物層とｐｎ接合することによってフォトダイオードを構成する第２の不純物層を形成する工程と、
前記傾斜部を除く前記半導体基板の表面上に、酸化膜を介して電極を形成する工程と、
を具備することを特徴とする撮像システム用の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記傾斜部を形成する工程は、前記半導体基板の表面に、前記第１の不純物層より深いＶ字状の溝を複数本形成する工程であり、
前記第２の不純物層を形成する工程は、前記複数のＶ字状の溝のそれぞれの両側面から露出する前記第１の不純物層の表面に、前記第１の不純物層とｐｎ接合することによってフォトダイオードを構成する複数の第２の不純物層を形成する工程であり、
前記電極を形成する工程は、前記半導体基板の表面上に、前記酸化膜を介して、それぞれの前記Ｖ字状の溝を挟むように複数の電極を形成する工程であり、
前記複数の電極を形成した後、さらに前記Ｖ字状の溝の頂点部直下の前記半導体基板を切断するとともに、前記電極間に形成されたダイシングラインに沿って、前記酸化膜および前記半導体基板を切断する工程を具備することを特徴とする請求項６に記載の撮像システム用の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記Ｖ字状の溝を形成する工程は、前記第１の不純物層が形成された前記半導体基板の表面の前記酸化膜に、帯状の開口部を形成した後に、
前記帯状の開口部から露出する前記半導体基板を、この基板の結晶面によるエッチングレートの違いを利用してエッチングすることにより、前記半導体基板に、前記第１の不純物層より深いＶ字状の溝を形成する工程であることを特徴とする請求項７に記載の撮像システム用の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板は、シリコン基板であって、
前記Ｖ字状の溝を形成する工程は、前記帯状の開口部から露出する前記シリコン基板をアルカリエッチングすることにより、前記シリコン基板に、前記第１の不純物層より深いＶ字状の溝を形成する工程であることを特徴とする請求項８に記載の撮像システム用の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記Ｖ字状の溝の深さは、前記帯状の開口部の幅によって定められることを特徴とする請求項８または９に記載の撮像システム用の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、撮像システムおよび撮像システム用の固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の密着イメージセンサモジュール（以下、密着モジュールと略す）型の撮像システムは、導光体によって被写体である例えば原稿を照明し、その反射光を、屈折率分布型レンズアレーによって、直線上に配列された複数の固体撮像装置に結像することにより、原稿を撮像する。この撮像システムは、例えばスキャナー機能を有する複合型プリンタ等に用いられる。
【０００３】
各固体撮像装置は、センサ基板上に、このセンサ基板を薄型化するためのガラス基板が固定されたものである。このような固体撮像装置は、その長さが限られているため、原稿の読み取りを可能にするために、読み取られる原稿の幅方向の寸法に対応して、複数個が互いに隣接して配列されている。
【０００４】
しかし、屈折率分布型レンズアレーから出射される原稿の反射光は、平行光ではないため、固体撮像装置の配列間の隙間に対して斜め方向から入射する。この隙間に原稿の反射光が到達すると、隙間に対して斜め方向から入射する原稿の反射光は、ガラス基板の端面において反射され、本来到達すべき固体撮像装置の端部に形成された光電変換部に到達せず、この装置に隣接する固体撮像装置の端部に形成された光電変換部に到達する。このことが、撮像システムの原稿画像の再現性を劣化させる要因となっていた。
【０００５】
また、屈折率分布型レンズアレーは、その物性上、屈折率分布型レンズアレーから出射された原稿の反射光を、固体撮像装置の受光面に対して斜め方向から入射する。このことが、撮像システムの受光感度を劣化させる要因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３０２７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本実施形態は、被写体の画像の再現性を向上することができ、かつ受光感度が良好な撮像システムおよびこの撮像システムに使用される撮像システム用固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る撮像システムは、導光体、光結像体および固体撮像装置、を具備する。前記導光体は、被写体を照明可能に回路基板に支持される。前記光結像体は、前記被写体からの反射光を受光可能に前記回路基板上に配置され、前記反射光を、前記回路基板の表面に対して斜め方向に出射するとともに、所定の距離位置において結像する。前記固体撮像装置は、前記回路基板面に対して傾斜した受光面を有し、この受光面が前記光結像体によって前記被写体の反射光が結像される位置に配置されるように、前記回路基板の表面上に実装される。前記固体撮像装置は、前記受光面を有するシリコン基板と、このシリコン基板の表面に形成された第１の不純物領域と、この第１の不純物領域の表面のうち、前記受光面に形成され、前記第１の不純物領域とｐｎ接合することによってフォトダイオードを構成する第２の不純物層と、前記受光面を除く前記第１の不純物領域の表面上に、酸化膜を介して形成された電極と、を具備する。前記受光面は、前記シリコン基板の（１１１）面である。
【０００９】
また、実施形態に係る撮像システム用の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の表面に第１の不純物層を形成する工程、傾斜部を形成する工程、第２の不純物層を形成する工程および電極を形成する工程、を具備する。前記傾斜部は、前記半導体基板の表面に対して斜めに傾斜するように、前記半導体基板に形成される。前記第２の不純物層は、前記傾斜部の表面から露出する前記第１の不純物層の表面に形成され、前記第１の不純物層とｐｎ接合することによってフォトダイオードを構成する。前記電極は、前記傾斜部を除く前記半導体基板の表面上に、酸化膜を介して形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る撮像システムを示す斜視図である。
【図２】図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った撮像システムの断面図である。
【図３】図１の撮像システムに適用される固体撮像装置を示す斜視図である。
【図４】図３の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った固体撮像装置の断面図である。
【図５】図３の固体撮像装置の製造方法を説明するための図４に相当する断面図であって、酸化膜を形成する工程を示す図である。
【図６】図３の固体撮像装置の製造方法を説明するための図４に相当する断面図であって、エッチング工程を示す図である。
【図７】図６に示すエッチング工程を詳細に説明するために図６の一部を拡大した図であって、（ａ）〜（ｄ）の順にエッチングが進む様子を示す。
【図８】図７（ｄ）の状態をより詳細に説明するための図であり、（ｅ）は、図７（ｄ）の状態を斜め下方向から見た斜視図、（ｆ）は、図７（ｄ）の状態を斜め上方向から見た斜視図である。
【図９】図３の固体撮像装置の製造方法を説明するための図４に相当する断面図であって、第２の不純物層を形成する工程を示す図である。
【図１０】図３の固体撮像装置の製造方法を説明するための図４に相当する断面図であって、半導体基板を切断する工程を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る撮像システムを示す断面図である。
【図１２】第３の実施形態に係る撮像システムを示す断面図である。
【図１３】第４の実施形態に係る撮像システムを示す断面図である。
【図１４】第４の実施形態に係る撮像システムの応用例を示す図である。
【図１５】第４の実施形態に係る撮像システムの他の応用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、実施形態に係る撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法について、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る撮像システムを概略的に示す断面図である。また、図２は、図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った撮像システムの断面図である。
【００１３】
図１、図２に示される密着イメージセンサモジュール（以下、密着モジュールと略す）型の撮像システム１０は、いわゆるラインセンサモジュールであって、回路基板１１の表面上に、被写体である例えば原稿１２を照明するための導光体１３、複数の固体撮像装置１４、および原稿１２の反射光を各固体撮像装置１４に結像する光結像体１５、が配置されている。なお、回路基板１１には、帯状の開口部１６が形成されている。
【００１４】
この撮像システム１０は、回路基板１１の下方に配置された原稿１２を、回路基板１１に形成された開口部１６を介して読み取るものである。
【００１５】
導光体１３は、帯状の直方体の１本の稜線部分を斜めにカットした、断面が五角形の形状であって、斜めにカットされた長方形の部分が、光を出射する出射面１３−１となるものである。
【００１６】
この導光体１３は、出射面１３−１が回路基板１１の下方に配置された原稿１２の方向に向く、すなわち、出射面１３−１が回路基板１１の開口部１６の方向に向くとともに、出射面１３−１の長辺が、回路基板１１の開口部１６の長辺に沿い、かつ接するように、回路基板１１の表面上に配置され、回路基板１１に支持されている。
【００１７】
このように配置された導光体１３は、回路基板１１の下方に配置された原稿１２を、回路基板１１の開口部１６を介して照明する。
【００１８】
なお、図示は省略するが、導光体１３の端部には、例えば赤、青、緑のＬＥＤが配置されており、順次点灯させることによって、固体撮像装置１４に色フィルタを配置しなくても、原稿１２のカラー撮像が可能となる。
【００１９】
光結像体１５は、屈折率分布型レンズアレー１５ａであって、複数の光伝搬部１５ａ−１が列状に配列されるとともに、複数の光伝搬部１５ａ−１の入射端面が列状に露出する長方形の入射面Ｓｉｎ、および複数の光伝搬部１５ａ−１の出射端面が列状に露出する長方形の出射面Ｓｏｕｔ、を有するものである。屈折率分布型レンズアレー１５ａは、それぞれの光伝搬部１５ａ−１を介して出射面Ｓｏｕｔから出射される各光が、全体で１個の連続した像を形成する。
【００２０】
屈折率分布型レンズアレー１５ａの光伝搬部１５ａ−１は、半径方向に屈折率が連続的に変化する通常の光ファイバによって構成される。従って、屈折率分布型レンズアレー１５ａは、図２に示すように、原稿１２の反射光が入射される入射角θと、原稿１２の反射光を出射する出射角θとが等しい性質を有する。図２に示す屈折率分布型レンズアレー１５ａは、回路基板１１の表面に対して斜め下方向から入射角θで入射された原稿１２の反射光を、回路基板１１の表面に対して斜め下方向に出射角θで出射するように、光が伝搬する方向（図２の一点鎖線で示す光軸に沿った方向）における長さ（Ｌ１）が調節されたものである。
【００２１】
なお、屈折率分布型レンズアレー１５ａは、この長さＬ１を例えばＬ１´に調節することにより、斜め下方向から入射角θで入射された原稿１２の反射光を、斜め上方向に出射角θで出射させることもできる。
【００２２】
この屈折率分布型レンズアレー１５ａは、光軸が回路基板１１に対して平行、すなわち入射面Ｓｉｎおよび出射面Ｓｏｕｔが、回路基板１１の表面に対して垂直、になるように、回路基板１１の表面上に配置される。また、屈折率分布型レンズアレー１５ａは、入射面Ｓｉｎの長辺と導光体１３の出射面１３−１の長辺とが平行であり、かつ出射面Ｓｏｕｔの長辺と固体撮像装置１４の受光面１４−１の長辺とが平行になるように、回路基板１１の表面上に配置される。
【００２３】
そして、屈折率分布型レンズアレー１５ａは、導光体１３によって照明された原稿１２の反射光を入射面Ｓｉｎにおいて受光可能に回路基板１１の表面上の所定の位置に配置される。さらに屈折率分布型レンズアレー１５ａは、原稿１２の反射光を、出射面Ｓｏｕｔから回路基板１１の表面に対して斜め方向に出射するとともに、固体撮像装置１４の受光面１４−１において結像するように、導光体１３と固体撮像装置１４との間の回路基板１１の表面上の所定の位置に配置される。
【００２４】
屈折率分布型レンズアレー１５ａは、具体的には、以下の位置に配置される。すなわち、屈折率分布型レンズアレー１５ａは、入射面Ｓｉｎの長辺が、回路基板１１の開口部１６の、導光体１３に接する長辺に対向する長辺に沿い、かつ接するように、回路基板１１の表面上に配置される。
【００２５】
このように配置された屈折率分布型レンズアレー１５ａは、回路基板１１の下方面に配置された原稿１２の反射光を、回路基板１１の開口部１６を介して受光し、固体撮像装置１４の受光面１４−１に結像する。
【００２６】
各固体撮像装置１４は、密着モジュール用イメージセンサ（以下、密着センサと略す）であって、直方体の１本の稜線部分を斜めにカットした、断面が五角形の形状である。斜めにカットされた長方形の部分は、光結像体１５によって原稿１２の反射光が結像される受光面１４−１である。受光面１４−１は、回路基板１１の表面に対して、屈折率分布型レンズアレー１５ａが配置された方向に傾斜している。
【００２７】
各固体撮像装置１４は、それぞれの受光面１４−１が、屈折率分布型レンズアレー１５ａによって原稿１２の反射光が結像される位置に配置されるように、回路基板１１の表面上に実装されている。
【００２８】
このような複数の固体撮像装置１４は、導光体１３の出射面１３−１の長辺に対して平行に列状に配列され、かつ互いに接した状態で、回路基板１１の表面上に実装されている。
【００２９】
この撮像システム１０は、図２に示すように、例えば導光体１３の厚さＬ２が３ｍｍ程度、屈折率分布型レンズアレー１５ａの厚さＬ３が１ｍｍ程度、回路基板１１の厚さＬ４が１ｍｍ程度であるため、４ｍｍ程度の厚さの、超薄型の撮像システム１０である。
【００３０】
図３は、図１に示す複数の固体撮像装置１４の一部を拡大した斜視図である。また、図４は、図３の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った固体撮像装置１４の断面図である。
【００３１】
図４に示すように、固体撮像装置１４において、Ｎ型の半導体基板１７として、例えばＮ型のシリコン基板１７は、表面の一部が傾斜したものである。このシリコン基板１７の表面には、Ｐ型の第１の不純物層１８が形成されている。
【００３２】
第１の不純物層１８の表面うち、傾斜した面の一部には、Ｎ型の不純物が注入された第２の不純物層１９が形成されている。この第２の不純物層１９と、Ｐ型不純物層１８とがｐｎ接合することにより、受光した原稿１２の反射光を光電変換し、所望の電荷を発生させるフォトダイオードが形成される。
【００３３】
このように、Ｐ型の第１の不純物層１８の傾斜した面に第２の不純物層１９が形成されることにより、この傾斜面が固体撮像装置１４の受光面１４−１として機能する。
【００３４】
受光面１４−１を除く第１の不純物層の表面上には、酸化膜２０を介して転送電極２１が形成されている。この転送電極２１は、図３に示すように、帯状であって、受光面１４−１に沿って形成されている。
【００３５】
この転送電極１４−１に所望の電圧を印加すると、フォトダイオードで発生した電荷ｅが図中の矢印方向に転送される。
【００３６】
図３に示すように、固体撮像装置１４の酸化膜２０のうち、互いに離間した複数箇所は、四角形状に除去されており、除去された部分には、回路基板１１と固体撮像装置１４とをボンディングワイヤ２２によって接続するための接続用電極２３が形成されている。
【００３７】
上述のように、フォトダイオードで発生した電荷ｅが図４の矢印方向に転送されると、接続用電極２３、ボンディングワイヤ２２を介して、回路基板１１上の配線（図示せず）に伝搬される。回路基板１１上の他の部分には、所望の画像データを形成する画像処理部（図示せず）が設けられており、画像処理部は、配線を介して受け取った電荷ｅに基づいて、画像データを形成する。
【００３８】
この固体撮像装置１４の受光面１４−１と回路基板１１に平行な面とのなす角がαであった場合、フォトダイオードの実際の表面積Ｓは、フォトダイオードを上方から見た見かけの表面積Ｓ´のおよそ１／ｃｏｓα倍である。例えばα＝５５°の場合、フォトダイオードの実際の表面積Ｓは、フォトダイオードを上方から見た見かけの表面積Ｓ´のおよそ１／ｃｏｓ５５°≒１．７４倍である。
【００３９】
このように、固体撮像装置１４は、回路基板１１の表面に対して、原稿１２の反射光が伝搬されてくる方向に傾斜した面（受光面１４−１）にフォトダイオードが形成されているため、固体撮像装置１４を大型化することなく、フォトダイオードの実際の面積を大きくすることができる。従って、固体撮像装置１４を大型化することなく、フォトダイオードにおける電荷の蓄積量を増加させることができる。
【００４０】
次に、本実施形態に係る撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法について、図５乃至図１０を参照して説明する。図７、図８を除く図５乃至図１０は、本実施形態に係る撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法を説明するための、図４に相当する断面図である。図７、図８は、図６のエッチング工程をより詳細に説明するための図である。
【００４１】
まず、図５に示すように、Ｎ型のウエハ状のシリコン基板１７の表面に、イオン注入によってＰ型の第１の不純物層１８を形成し、さらに、第１の不純物層１８が形成されたシリコン基板１７の表面上の全面に酸化膜２０を形成する。続いて、酸化膜２０をストライプ状に選択的に除去し、酸化膜２０にストライブ状の開口部２４を形成する。開口部２４の幅Ｗは、図６に示すＶ字状の溝２５の深さＤに応じて決定すればよい。開口部２４の幅Ｗの決定方法については後述する。
【００４２】
次に、図６に示すように、シリコン基板１７をエッチングし、シリコン基板１７のうち、酸化膜２０の各開口部２４の直下に、シリコン基板１７の表面に対して傾斜した２箇所の傾斜部によってＶ字を形成するように、第１の不純物層１８より深いＶ字状の溝２５を形成する。エッチングは、ＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を用いたアルカリエッチングを適用する。
【００４３】
以下に、このエッチング方法について、図７、図８を参照してさらに詳細に説明する。図７は、図６に示すエッチング工程を詳細に説明するための断面図であり、（ａ）〜（ｄ）の順にエッチングが進む様子を示す。また、図８は、図７（ｄ）の状態をより詳細に説明するための斜視図であり、（ｅ）は、図７（ｄ）の状態を斜め下方向から見た図、（ｆ）は、図７（ｄ）の状態を斜め上方向から見た図である。
【００４４】
アルカリエッチングは、シリコンと酸化膜２０とのエッチングレートが１００：１程度と選択性が取れるエッチング方法である。従って、図５に示された状態からアルカリエッチングを行うと、酸化膜２０から露出したシリコン基板１７のみがエッチングされはじめる（図７（ａ））。
【００４５】
ここで、アルカリエッチングは、シリコンの結晶方位によっても、エッチングレートが大幅に変化し、シリコン半導体の主表面に一般的に使用されている（１００）面と、その面と５５度の角度を有する（１１１）面とのエッチングレート比は１００：１となる。従って、図７（ａ）に示された状態からさらにアルカリエッチングを進行させると、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）に順に示すように、エッチングは、深さ方向（（１００）面に垂直な方向）に進み、斜め方向（（１１１）面に垂直な方向）にはほとんど進まない。従って、最終的にＶ字状の溝２５が形成される。
【００４６】
なお、結晶面を示す方法として、上記のように（１００）面、（１１１）面の様な表現を一般的に使うが、更に結晶面を区別するために（１００）や（−１００）の様に使う場合もある。ここでは説明簡便化の目的でこの符号を省略して表記する。
【００４７】
なお、図８（ｅ）に示すように、酸化膜２０の下のシリコン基板１７（第１の不純物層１８）には、アンダーカットが入らない。これは（１１１）面のエッチングが殆ど進まないことに対応する。このため、アルカリエッチングはウエットエッチングにもかかわらず、酸化膜２０の開口部２４の開口幅Ｗと、Ｖ字状の溝２５の深さＤと、の関係を示す以下の式１に基づいて、所望の深さＤから、酸化膜２０の開口部２４の開口幅Ｗを決定することができる。
【００４８】
Ｄ＝（Ｗ／２）×ｔａｎ５５°＝０．７１Ｗ  ・・・（式１）
ただし、式１における５５°は、シリコンの結晶面（１１１）（図８（ｆ））が、シリコンの主表面（１００）（図８（ｆ））に対して、５５度の角度を有することに対応する。
【００４９】
また、通常のシリコンウエハは、結晶方位を示すオリエンテーションフラットが（１１０）面に形成される。またノッチもこの方向のウエハ端部に形成される。装置のパターンはこの（１１０）面を基準にウエハ上に形成されるため、上記（１１１）面は、装置の配列方向に沿って形成される。このため、Ｖ字状の溝２５に対向して（１１１）面が形成される。
【００５０】
次に、図９に示すように、Ｖ字状の溝２５の両側面から露出する第１の不純物層１８に、斜め方向からＰ型のイオンを注入し、Ｐ型の第２の不純物層１９を形成する。続いて、酸化膜２０上に、Ｖ字状の溝２５を挟むように複数の転送電極２１を形成する。さらに、所定領域の酸化膜２０を除去し、除去された部分に接続用電極２３を形成する。
【００５１】
次に、図１０に示すように、Ｖ字状の溝２５の頂点部Ｐの直下のシリコン基板１７を切断するとともに、転送電極２１間に形成されたダイシングラインに沿って、酸化膜２０およびシリコン基板１７を切断する。これにより、複数の固体撮像装置１４が一括して形成される。
【００５２】
以上の工程を経て、本実施形態に係る固体撮像装置１４を製造することができる。
【００５３】
このように固体撮像装置１４を製造した後、回路基板１１の表面上の所定の位置に、導光体１３、および屈折率分布型レンズアレー１５ａを配置するとともに、回路基板１１の表面上の所定の位置に、複数の固体撮像装置１４を、これらの受光面１４−１がそれぞれ、回路基板１１の表面に対して屈折率分布型レンズアレー１５ａが配置された方向に傾斜するように、かつ互いに隣接するように、回路基板１１の表面上に実装する。これにより、第１の実施形態に係る撮像システム１０を製造することができる。
【００５４】
以上に説明した本実施形態に係る撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法によれば、回路基板１１の表面に対して屈折率分布型レンズアレー１５ａが配置された方向に傾斜した受光面１４−１を有する固体撮像装置１４を製造し、これを撮像システムに使用する。従って、回路基板１１に対して平行な受光面を有する従来の固体撮像装置が使用された撮像システムと比較して、受光面積を増加させることができる。従って、受光感度が良好な撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【００５５】
さらに、本実施形態に係る撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法によれば、傾斜した受光面１４−１上に、ガラス基板が配置されない固体撮像装置１４が製造され、これを撮像システムに使用する。従って、固体撮像装置１４間の僅かな隙間に供給される原稿１２の反射光が、隙間を形成する２つの固体撮像装置１４の受光面１４−１に均一に供給される。従って、被写体の画像の再現性を向上することができる撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係る撮像システム３０を概略的に示す、図２に相当する断面図である。図１１に示される撮像システム３０は、撮像システム３０上に配置された原稿１２を読み取るものである。図１１に示される撮像システム３０は、第１の実施形態に係る撮像システム１０と比較して、導光体１３が配置される向き、屈折率分布型レンズアレー３１の長さ、および回路基板３２の形状が異なる。
【００５７】
導光体１３は、第１の実施形態に係る撮像システム１０における導光体１３と同一の形状である。しかし、この撮像システム３０は、撮像システム３０上、すなわち回路基板３２の上方に配置された原稿１２を読み取るものである。従って、導光体１３は、出射面１３−１が回路基板３２の上方に配置された原稿１２の方向に向くように、回路基板３２の表面上に配置され、支持される。
【００５８】
このように配置された導光体１３は、回路基板３２の上方に配置された原稿１２を照明可能にする。
【００５９】
また、屈折率分布型レンズアレー３１は、図１１に示すように、原稿１２が配置された斜め上方向から入射角θで入射された原稿１２の反射光を、斜め下方向に出射角θで出射させるように調節された長さＬ１´を有する。
【００６０】
このような長さＬ１´を有する屈折率分布型レンズアレー３１は、回路基板３２の上方に配置された原稿１２の反射光を受光し、固体撮像装置１４の受光面１４−１に結像する。
【００６１】
なお、このシステム３０は、撮像システム３０、すなわち回路基板３２の上方に配置された原稿１２を読み取るものであるため、回路基板３２に開口部を形成する必要はない。
【００６２】
この撮像システム３０は、図１１に示すように、例えば導光体１３の厚さＬ２が３ｍｍ程度、屈折率分布型レンズアレー３１の厚さＬ３が１ｍｍ程度、回路基板３２の厚さＬ４が１ｍｍ程度であるため、４ｍｍ程度の厚さの、超薄型の撮像システムである。
【００６３】
以上に説明した撮像システム３０の製造方法は、第１の実施形態に係る撮像システム１０の製造方法と比較して、導光体１３の向き、屈折率分布型レンズアレー３１の長さ、および回路基板３２の形状が異なる他は、全て同一である。従って、撮像システム３０の製造方法の説明は省略する。
【００６４】
この本実施形態に係る撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法であっても、回路基板３２の表面に対して、屈折率分布型レンズアレー３１が配置された方向に傾斜した受光面１４−１を有し、かつ受光面１４−１上にガラス基板が配置されない固体撮像装置１４を製造し、これを撮像しすてむに使用するため、受光感度が良好であり、かつ被写体の画像の再現性を向上することができる撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【００６５】
また、本実施形態に係る撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法によれば、撮像システム３０の上方に配置された原稿１２を読み取るものであるため、回路基板３２に開口部を設ける必要がない。従って、第１の実施形態に係る撮像システムと比較して、容易に製造可能な撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【００６６】
（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係る撮像システム４０を概略的に示す断面図である。図１２に示される撮像システム４０は、第２の実施形態に係る撮像システム３０と同様に、撮像システム４０、すなわち回路基板３２の上方に配置された原稿１２を読み取るものであるが、光結像体１５、および複数の固体撮像装置１４の配置が異なる。
【００６７】
第３の実施形態に係る撮像システム４０において、光結像体１５は、両面が凸状に湾曲した複数のレンズ１５ｂである。各レンズ１５ｂは、光軸が回路基板３２に対して平行になるように配置されている。図示は省略するが、これらの複数のレンズ１５ｂは、紙面垂直方向に向かって、列状に配列されている。
【００６８】
それぞれのレンズ１５ｂは、原稿１２の反射光を受光し、受光した反射光を、回路基板３２の表面に対して斜め方向に出射するとともに、対応する固体撮像装置１４の、回路基板３２の表面に対してレンズ１５ｂが配置された方向に傾斜した受光面１４−１に結像するように、回路基板３２の表面上に配置される。従って、複数の固体撮像装置１４は、互いに接するように配置する必要はなく、それぞれのレンズ１５ｂによって原稿１２の反射光が結像される位置に受光面１４−１が配置されるように配置されればよい。
【００６９】
この撮像システム４０は、図１２に示すように、例えば導光体１３の厚さＬ２が３ｍｍ程度、各レンズ１５ｂの高さＨが３ｍｍ程度、回路基板３２の厚さＬ４が１ｍｍ程度であるため、４ｍｍ程度の厚さの、超薄型の撮像システムである。
【００７０】
以上に説明した撮像システム４０の製造方法は、第２の実施形態に係る撮像システム３０の製造方法と比較して、複数の固体撮像装置１４の配置、および光結像体１５が異なる他は、全て同一である。従って、撮像システム４０の製造方法の説明は省略する。
【００７１】
この本実施形態に係る撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法であっても、回路基板３２の表面に対して、レンズ１５ｂが配置された方向に傾斜した受光面１４−１を有し、かつ受光面１４−１上にガラス基板が配置されない固体撮像装置１４を製造し、これを撮像システムに使用するため、受光感度が良好であり、かつ被写体の画像の再現性を向上することができる撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【００７２】
また、本実施形態に係る撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法によれば、複数の固体撮像装置１４を、それぞれの受光面１４−１が、各レンズ１５ｂによって原稿１２の反射光が結像される位置に配置されればよく、複数の固体撮像装置１４を、互いに接するように配置する必要がない。従って、本実施形態に係る撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法は、第２の実施形態に係る撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法と比較して、固体撮像装置１４の高い配置精度が要求されないため、容易に製造可能な撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【００７３】
（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態に係る撮像システム５０を概略的に示す断面図である。図１３に示される撮像システム５０は、回路基板５１の側面方向に配置された原稿１２を読み取るものである。図１３に示される撮像システム５０は、第１の実施形態に係る撮像システム１０と比較して、屈折率分布型レンズアレー１５ａ、および導光体１３の配置が異なるとともに、回路基板５１の形状が異なる。
【００７４】
屈折率分布型レンズアレー１５ａは、光軸が回路基板５１に対して平行、すなわち入射面Ｓｉｎおよび出射面Ｓｏｕｔが、回路基板５１の表面に対して垂直、になるように、回路基板５１の表面上に、一部がはみ出すように配置される。また、屈折率分布型レンズアレー１５ａは、入射面Ｓｉｎの長辺と導光体１３の出射面１３−１の長辺とが接し、かつ出射面Ｓｏｕｔの長辺と固体撮像装置１４の受光面１４−１の長辺とが平行になるように、回路基板５１の表面上に、一部がはみ出すように配置される。
【００７５】
そして、屈折率分布型レンズアレー１５ａは、導光体１３によって照明された原稿１２の反射光を入射面Ｓｉｎにおいて受光し、受光した反射光を出射面Ｓｏｕｔから、回路基板５１の表面に対して斜め方向に出射するとともに、固体撮像装置１４の受光面１４−１において結像するように、回路基板５１の表面上の所定の位置に配置される。
【００７６】
なお、屈折率分布型レンズアレー１５ａは、図２と同様に原稿１２の反射光が入射される入射角θと、原稿１２の反射光を出射する出射角θとが等しくなるように、光が伝搬する方向（図１３の一点鎖線で示す光軸に沿った方向）における長さＬ１が調節されたものである。
【００７７】
また、導光体１３は、その出射面１３−１が、回路基板５１の側方に配置された原稿１２の方向に向くように、回路基板５２の側面に接して配置され、屈折率分布型レンズアレー１５ａのうち、回路基板５２からはみ出した部分に固定される。すなわち、導光体１３は、屈折率分布型レンズアレー１５ａを介して間接的に回路基板５２に支持される。
【００７８】
これにより、導光体１３は、回路基板５２の側方に配置された原稿１２を照明し、原稿１２の反射光は、屈折率分布型レンズアレー１５ａの入射面Ｓｉｎに入射される。
【００７９】
なお、このシステム５０は、撮像システム５０、すなわち回路基板５１の側方に配置された原稿１２を読み取るものであるため、回路基板５１に開口部を形成する必要はない。
【００８０】
この撮像システム５０は、図１３に示すように、例えば導光体１３の厚さＬ２が３ｍｍ程度、屈折率分布型レンズアレー１５ａの厚さＬ３が１ｍｍ程度、回路基板５１の厚さＬ４が１ｍｍ程度であるため、４ｍｍ程度の厚さの、超薄型の撮像システムである。
【００８１】
以上に説明した撮像システム５０の製造方法は、第１の実施形態に係る撮像システム３０の製造方法と比較して、屈折率分布型レンズアレー１５ａ、および導光体１３の配置が異なる他は、全て同一である。従って、撮像システム５０の製造方法の説明は省略する。
【００８２】
この本実施形態に係る撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法であっても、回路基板５１の表面に対して、屈折率分布型レンズアレー１５ａが配置された方向に傾斜した受光面１４−１を有し、かつこの受光面１４−１上にはガラス基板が配置されない固体撮像装置を製造し、これを撮像システムに使用するため、受光感度が良好であり、かつ被写体の画像の再現性を向上することができる撮像システムおよびこの撮像システムに使用される固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【００８３】
以下に、第４の実施形態に係る撮像システム５０の応用例について説明する。図１４は、第４の実施形態に係る撮像システム５０が適用されたハンディスキャナー６０を示す模式的な図である。また、図１５は、第４の実施形態に係る撮像システム５０が適用されたキーボード７０を示す模式的な図である。
【００８４】
図１４に示すように、このシステム５０をハンディスキャナー６０に応用すれば、原稿面６１に対して垂直方向における幅Ｗｈが超薄型のハンディスキャナーを実現することができる。このハンディスキャナー６０は、例えば厚い本６２の装丁部分６３（ページの付け根）であっても、原稿面６１に沿って（図中の点線に沿って）ハンディスキャナー６０を走査させることができる。従って、特に本６２の装丁部分における焦点ボケを抑制することができるハンディスキャナーが提供される。
【００８５】
また、図１５に示すように、このシステム５０をパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称する）のキーボード７０の端部に、キーボード７０の裏面側に原稿１２が配置可能なように、縦方向に実装する。さらに、キーボード７０に、この裏側から突出するローラー７１を配置する。そして、ローラー７１によって原稿１２上の移動量を検知し、これを撮像システム５０の信号読み出しタイミングと連動させれば、スキャナーを内蔵したＰＣを実現することができる。この際、キーボード７０に適用される撮像システム５０は、超薄型であるため、パソコン筺体のデザインの自由度を向上させることができる。
【００８６】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８７】
１０、３０、４０、５０・・・撮像システム
１１、３２、５１・・・回路基板
１２・・・原稿
１３・・・導光体
１３−１・・・出射面
１４・・・固体撮像装置
１４−１・・・受光面
１５・・・光結像体
１５ａ、３１・・・屈折率分布型レンズアレー
１５ａ−１・・・光伝搬部
１５ｂ・・・レンズ
１６・・・開口部
１７・・・半導体基板（シリコン基板）
１８・・・第１の不純物層
１９・・・第２の不純物層
２０・・・酸化膜
２１・・・転送電極
２２・・・ボンディングワイヤ
２３・・・接続用電極
２４・・・開口部
２５・・・Ｖ字状の溝
６０・・・ハンディスキャナー
６１・・・原稿面
６２・・・本
６３・・・装丁部分
７０・・・キーボード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005687564.tif 000009
【図９】
0005687564.tif 000010
【図１０】
0005687564.tif 000011
【図１１】
0005687564.tif 000012
【図１２】
0005687564.tif 000013
【図１３】
0005687564.tif 000014
【図１４】
0005687564.tif 000015
【図１５】
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